CN102383343B - 地铁减震隔振复合道床及其施工方法 - Google Patents

地铁减震隔振复合道床及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种地铁减震隔振复合道床及其施工方法，该结构包括间隔设置的混凝土层和EPS层，其中混凝土层为三层或四层，EPS层是两层或三层，并且最上层以及最低层均为混凝土层，并用小钢钎将EPS层与浇筑的混凝土层固定，混凝土层要求C35标准，EPS层的密度要求12～15kg/m3，EPS颗粒粒径为1-2mm，本发明既满足强度和长期稳定要求，又有一定的弹性，起到明显的减震隔振作用,其能量衰减达50-60dB以上。

Description

地铁减震隔振复合道床及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种具有减震隔振功能的地铁道床及其施工方法。
背景技术
地铁作为一种交通方式，具有以下的优势：（1）、大运量、安全、快捷、准时、方便、舒适；（2）、无空气污染，符合大城市可持续发展的原则；（3）、与城市经济和社会发展之间存在良性互动关系。但随着地铁建设的快速发展，一些负面影响相继被发现。其中最值得关注的是地铁运行诱发的振动。地铁隧道一般埋深相对较浅，地铁运行产生的振动通过轨道传递给隧道支护结构（隧道基础和衬砌或桥梁的墩台及其基础），然后再通过岩土介质向外传播，诱发建筑物的二次振动。部分地段的地铁在地面上运行，振动更加剧烈。
振动的主要来源是：（1）、地铁车辆，如车辆跳动、车轮在钢轨上的滚动、车辆侧滑等对轨道施加附加脉动冲击；（2）、车轮，如车轮不同心、轮对不平衡、车轮表面的缺陷、轴荷过重等都会增加振动的扰动；（3）、轨道系统，如钢轨非均匀支承、钢轨接缝、不同道碴道床支承、枕木下局部间隙。因此，决定震动的因素主要有:列车速度、车辆重量、钢轨类型、轨道结构（是否采用了隔振措施）、衬砌结构类型、隧道周围岩土层性质、隧道埋深等。
地铁运行中的振动除了对地面以上建筑物的产生影响之外，还会引起软土地基的沉降。地铁道床材料通常采用混凝土浇注，地铁区间的道床厚度高度通常为70-80cm厚，基础道床高度大约为35cm，通常道床采用C35的混凝土浇注，属于刚性道床，对减震隔振就没有什么效果。一般地铁工程主要采用采用浮置板式道床、弹性短轨枕式整体道床轨道、减振器扣件等措施进行减震，但这些措施难以达到好的减震隔振效果，振动衰减10-15dB。
人们一般通过以下几种方法来减少地铁震动：（1）采用60kg/m以上的重轨，并尽量采用无缝线路。重轨具有寿命长，稳定性能和抗振性能良好的特点，无缝线路可以消除车轮对轨道接头的撞击；（2）减轻车辆的簧下质量，避免车辆与轨道产生共振，这样可降低振动强度10～15dB；（3）适当增加地铁埋深，使振动振幅随距离(深度)增加而加大衰减；采用较重的隧道结构也可降低振动幅度；（4）采用合适的道床和轨道结构型式，增加轨道的弹性，增设静刚度系数较小的橡胶垫板，振动衰减达到10～15dB。因为地铁通常采用整体道床结构，为增加轨道的弹性，钢轨扣件采用双弹性垫层设计，即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板。虽然以上的减震措施虽然具有取得一定效果，但长期的周期振动依然引起地铁地基累计变变形的不断增大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种地铁道床的复合结构，可减小机车振动的危害。
本发明的另一个目的是提供一种地铁道床的复合结构的施工方法。
地铁复合道床，包括间隔设置的混凝土层和EPS层，其中混凝土层为三层或四层，EPS层是两层或三层，并且最上层以及最低层均为混凝土层。EPS板为两层时，其能量衰减40-45dB，强度下降10%左右；EPS板为三层时，其能量衰减55-65dB，强度下降15%左右。但由于复合道床位于底部强度稍降低影响不大。
地铁道床的复合结构的施工方法，包括以下的步骤：
（1）、根据不同区段减震隔振设计要求确定地铁复合道床的复合结构形式:混凝土与EPS板材的厚度以及EPS板材的密度；
（2）、在地铁的衬砌层上浇筑一层8-10cm厚的第一混凝土层，该层要求强度达到C35。
（3）、在第一混凝土层上铺设一层2-3cm厚的第一EPS层，EPS层的密度要求12～15kg/m3，EPS颗粒粒径为1-2mm，用小钢钎将EPS板材固定在步骤（2）浇筑的混凝土层上；
（4）、在第一EPS层上再浇注一层8-10cm厚的第二混凝土层，强度要求达到C35；
（5）、重复步骤（3）、（4），形成混凝土层与EPS层的交互层；
（6）、混凝土层、EPS层构成的复合基础道床养护3-5天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。
有益效果：本发明的地铁道床采用混凝土层与膨胀聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrenes，以下简称EPS）层的交互结构，与地铁的衬砌或管片相接触，既满足强度和长期稳定要求，又有一定的弹性，起到明显的减震隔振作用,其能量衰减达40-60dB以上。EPS层的数量是2-3层，对于如医院、剧院等减震要求较高的区段，建议设置3层EPS板材，其他的一般区段设置2层EPS板材。
EPS板材的作用一是吸收地铁机车行驶产生的振动波和振动能量，二由于EPS板材和混凝土这两种材料的波阻抗差较大，因此通过复合道床基础层的透射能量很小，这样地铁振动能量传递到地铁衬砌或管片上的振动能量就较小，能量衰减达50-60dB以上，对地面和地基的振动影响也就很小，大大消弱了振动能量。这样可以有效地阻隔和减小机车震动的能量传递到地铁的衬砌结构，并由衬砌结构传到周边的岩土体中，对地表的建筑物和地铁地基产生附加震动，以致产生影响甚至危害。从而降低降地铁地基的累计变形，确保地铁地基的累计变形得到控制，减小地铁震动对周边地面的影响，确保地铁安全运营。
附图说明
图1是本发明提供的一种地铁复合道床的结构示意图。
图2是本发明提供的另一种地铁复合道床材料的结构示意图。
其中：1a、1b、1c、1d-混凝土层；2a、2b、2c、2d-EPS层。
具体实施方式
以下将结合附图具体说明本发明的内容。
图1是本发明提供的一种地铁复合道床的结构示意图。参照图1所示，地铁复合道床，包括间隔设置的混凝土层1a、1b、1c和EPS颗粒板材层2a、2b、，其中混凝土层的层数为三层，EPS颗粒板材层的层数是两层，并且最上层以及最低层均为混凝土层。
施工过程如下：
（1）、先根据不同区段减震隔振设计要求进行室内试验，确定地铁复合道床的复合结构形式、混凝土与EPS板材的间距和厚度，以及EPS板材的密度。
（2）、在地铁的衬砌层上浇筑一层8-10cm厚的C35混凝土层，该层混凝土层表面一定要平整，同时由于厚度较小，振捣需均匀，保证满足强度要求。
（3）、在混凝土层上铺设一层2-3cm厚的EPS层，EPS层的密度12～15kg/m3，EPS颗粒粒径为1-2mm，EPS板材按设计要求进行加工，EPS板材与步骤（1）浇筑的混凝土紧密接触胶结,为防止EPS板材因浇注混凝土或振捣混凝土发生移动，需用小钢钎固定，并确保EPS板材的块与块相互紧密排列，可防止浇注混凝土或振捣产生移动影响整体强度。
（4）、再在EPS层上浇注一层8-10cm厚的C35混凝土层，振捣需均匀有序，表面平整，防止下面的EPS板材错动，保证有足够的强度和整体强度。
（5）、重复步骤(3)和(4)，形成混凝土层与EPS层的交互层，构成复合的道床基础层。
（6）、工艺要求：浇筑的混凝土层薄，要求表面平整，与排放EPS板材连续施工，使混凝土-EPS板材形成一整体固结硬化，这样既满足强度要求，又能对冲击波的能量进行吸收衰减。
（7）、混凝土-EPS板材构成的复合基础道床养护3-5天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。
参照图2所示，对于减震要求比较严的区段，如医院、剧院等附近，建议设置3层EPS板材，一般区段设置2层EPS板材。
EPS板材铺设好后视现场情况可以连续进行下一层混凝土的浇注，也可等上一层混凝土施工后的4-5天再进行下一层混凝土的浇注和铺设EPS板材。

Claims (1)

1.地铁道床的复合结构的施工方法，其特征在于包括以下的步骤：
（1）、根据不同区段减震隔振设计要求确定地铁复合道床的复合结构形式:混凝土与EPS板材的厚度以及EPS板材的密度；
（2）、在地铁的衬砌层上浇筑一层8-10cm厚的第一混凝土层，该层要求强度达到C35；
（3）、在第一混凝土层上铺设一层2-3cm厚的第一EPS层，EPS层的密度要求12～15kg/m3，EPS颗粒粒径为1-2mm，用小钢钎将EPS板材固定在步骤（2）浇筑的混凝土层上；
（4）、在第一EPS层上再浇注一层8-10cm厚的第二混凝土层，强度要求达到C35；
（5）、重复步骤（3）、（4），形成混凝土层与EPS层的交互层,混凝土层为三层或四层，EPS层是两层或三层，并且最上层以及最低层均为混凝土层；
（6）、混凝土层、EPS层构成的复合基础道床养护3-5天即可进行后续道床上部道床结构层的施工。
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